基于非线性有限元模型的揉法干预骨骼肌细胞生物力学参数及优化研究

This study using the method of collection and analysis of dynamic pressure measurement system and the mechanical parameters. Using Super-Sap space finite element calculation software, 750, 3.0 T magnetic resonance meter, combination with the determination of the muscle tissue biomechanical properties in vivo, with 3 d finite element analysis method, establish the quadriceps nonlinear three-dimensional finite element model can be extended. One of the most foundational effects of manipulation is cell biomechanical effects. In clinic, massage always been applied in skeletal muscles. So the biomechanical research on skeletal muscles is more significant for manipulation's standardization. Our study aims to apply three-dimensional finite-element analysis, to determine mechanical character of muscle tissues inside body, and eventually to set up the nonlinearity 3-D finite element model of quadriceps femoris muscle. The mechanical parameters of kneading method will be measured dynamically. Our researches focus on the separated muscle cells under stress stimulation, analyze biomechanical effect of kneading method on skeletal muscle cells and clarify the dose-responses relationship between mechanical parameters of kneading method and their biomechanical effect, thus eventually optimize the mechanical parameters. Our researches will be more significant for the manipulation's standardization in clinic. This study will provide a technical platform for basic researches on massage manipulations and offer a new method way for the manipulation's standardization

本研究利用动态压力测量系统采集并分析揉法的力学参数。运用超级空间有限元计算软件Super-Sap、750 3.0T磁共振仪，结合在体肌肉组织生物力学特性测定，以三维有限元分析方法，建立股四头肌非线性可扩展三维有限元模型。通过建立的非线性可扩展三维有限元模型模拟揉法力学动态参数对离体肌细胞进行加载应力干预，分析揉法作用于骨骼肌细胞的生物力学效应机制，以及揉法力学参数与其生物力学效应的量效关系，分析揉法各力学参数对骨骼肌细胞力学变化及其变化趋势的影响，以此对该手法的力学参数进行优化。本次研究是对手法基础研究面临困难的一次有益探索，是具有实际临床意义的规范化研究，可为手法的基础研究建立一个新的技术平台，并为手法的规范化研究提供新的思路和方法。

推拿手法预防和治疗疾病本质是对力学原理的应用，各种力学参数是手法的基本展现形式，揉法是最基础的推拿手法。细胞是组成人体结构和功能最基本的单位，也是手法作用力的最终靶点，本研究通过对三个推拿流派揉法力学参数的分析和解读，研究揉法力学参数与其产生的细胞生物力学效应关系，为手法的基础研究提供一种新的思路，使手法研究具有更重要的临床意义。本研究使用ZTC-Ⅰ智能推拿手法参数测试系统采集三种推拿流派代表人物拇指揉法、大鱼际揉法及掌根揉法的力学参数，并分析各自参数的最大压力值、最小压力值、频率、时间波形图等数据：结果显示三种流派揉法力学参数比较差异极显著（P<0.01），但各自揉法频率、时间周期、压力值均比较稳定。采用GE Discovery MR 750 3.0T磁共振扫描仪获取健康受试者股四头肌MRI图像，利用Mimics、Geomagic studio等有限元软件，建立股四头肌三维有限元模型。将采集到不同流派揉法实际力学数据进行分析整理，以血海穴作为观察点，在股四头肌有限元模型上模拟加载，观察该点的应力、位移情况。三种揉法对比差异显著。三种流派揉法之间最大应力、最大应变对比均差异显著（P<0.01）。将揉法的持续压应力不同加载时间作用在大鼠骨骼肌细胞观察成肌细胞调节因子MyoD和Myf-5表达，与静力组相比，15min组、30min组、1.5h组大鼠骨骼肌细胞MyoD蛋白/Myf5蛋白均含量明显升高，具有显著的统计学意义（P<0.01）；其余组大鼠骨骼肌细胞MyoD蛋白含量无明显差异，不具有统计学意义（P>0.05）。与15min组相比，1h组、2h组大鼠骨骼肌细胞MyoD蛋白含量明显降低，具有显著的统计学意义（P<0.01）。本研究对揉法力学参数与其产生的生物力学效应机制进行了探索、发现了揉法不同操作时间及力学参数对骨骼肌细胞的细胞周期、成肌细胞调节因子MyoD和Myf-5表达及NO、IL-6和PGE2的影响，其量效关系呈现一种倒“U”型的变化，为临床揉法操作的量化和规范化提供新的科学数据支撑。